JP2009037717A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

対物光学素子及び光ピックアップ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複雑な機構を用いることなく、低コストで、４種類の光ディスクの互換使用を可能とする光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供する。
【解決手段】前記第１レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも１つの第１光ディスク用領域と、通過した前記波長λ１の光束が前記第２光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも１つの第２光ディスク用領域とを含み、前記第２レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ２の光束が前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ３の光束が前記第４光ディスクの情報記録面に集光するようになっている
【選択図】図１０

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及び対物光学素子に関する。
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。このような光ディスクを高密度光ディスクと呼ぶ。
また、現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることも考慮すると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を更に推進する事が重要である。
ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。特に、ＢＤとＨＤとでは、保護基板厚が異なるにも関わらず、同じ波長の光束を使用するので、回折構造を用いて収差補正を行うことができず、対物レンズの共通化が難しいという実情がある。
光ピックアップ装置において、異なる４種の光ディスクに対する「互換」と「コンパクト化」を両立させ、更に好ましい光学性能を得るために、２つの対物レンズを用いる試みがある。かかる試みにおいて、開口数が近いことから、ＢＤ専用の対物レンズと、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の対物レンズの２つを用いることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載されるように、ＢＤで使用する光束の波長と、ＨＤで使用する光束の波長が同じであるために、青紫色半導体レーザから出射された光束を、ＢＤ専用の対物レンズと、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の対物レンズに振り分ける構成が必要となる。
特開２００７−４８７５号公報 特開２００７−１８５６６号公報 特開２００７−７３１７３号公報 特開２００７−２６５４０号公報
ここで、上記の特許文献１に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに液晶を必要とするため、電力の供給、電気的制御などが必要となり、機構が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題がある。又、特許文献２〜４に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに特殊な偏光方式を用いているために、構成が複雑となり、調整誤差が生じやすく再現性も低下するという問題がある。
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、４種類の光ディスクの互換を可能とする対物光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の光学素子は、単一又は複数の光源と、第１対物レンズ部及び第２対物レンズ部とを有し、前記第１対物レンズ部は、波長λ１の光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２対物レンズ部は、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を厚さｔ３（ｔ３≧ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ３（λ２≦λ３）の光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の光学素子において、
前記光学素子は前記第１対物レンズ部と前記第２対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第１レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ１の光束が前記第２光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも１つの第１光ディスク用領域と、通過した前記波長λ１の光束が前記第２光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも１つの第２光ディスク用領域とを含み、
前記第２レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする。
本発明によれば、前記第１光ディスク用領域を通過した前記波長λ１の光束を前記第１光ディスクの情報記録面に集光することが出来、且つ前記第２光ディスク用領域を通過した通過した前記波長λ１の光束を前記第２光ディスクの情報記録面に集光することにより、同じ第１対物レンズ部を用いて、同じ波長λ１の光束を振り分けることができ、例えば回折構造等による振り分けに対して光の利用効率を高く維持でき、輪帯ピッチを大きくとれることから製造容易性も向上する。又、前記第２対物レンズ部は、前記波長λ２の光束を前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記波長λ３の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光することができるので、光路切替機構を設ける必要がなく、装置の低コスト化・簡素化を図れる。更に、波長λ１〜λ３の光束の光路の一部を共用したり、完全に分離したりすることができ、光学系のレイアウトの自由度が向上する。以上により、４種類の光ディスクのいずれに対しても適切に情報を記録／再生できる。また、本発明の光学素子は、個々に成形した２つのレンズを用いる場合に比べて、フランジ部を共通化できるため、レンズ間の間隔を狭められるというメリットがある。また、組み立て調整の簡易化や低コスト化を図ることができるというメリットもある。尚、第２対物レンズ部の構成としては、第１対物レンズ部のように、第３光ディスクで使用する領域と、第４光ディスクで使用する領域とを分割したタイプでも良いが、波長λ２が波長λ３と異なる場合には、回折効果を有効に利用できるので、回折構造による振り分けとすることが望ましい。
請求項２に記載の光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ２の光束が前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ３の光束が前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第２対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ３の光束を前記第３光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第２対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ３の光束を前記第３光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする。
請求項３に記載の光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記波長λ２は、前記波長λ３と等しいことを特徴とするので、単一の光源を用いることが出来、装置の低コスト化・簡素化を図れる。
請求項４に記載の光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記波長λ２は前記波長λ３と異なり、前記光源は、前記波長λ２の光束を出射する第１の発光部と、前記波長λ３の光束を出射する第２の発光部とを有することを特徴とするので、入手しやすい光源を用いて適切な集光スポットを形成することができる。
請求項５に記載の光学素子は、請求項４に記載の発明において、前記第１の発光部と前記第２の発光部とは、同一のパッケージに収容されていることを特徴とするので、装置のコンパクト化を図れる。
請求項６に記載の光学素子は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であり、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であることを特徴とする。
請求項７に記載の光学素子は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であり、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であることを特徴とする。
請求項８に記載の光学素子は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に偶数であることを特徴とする。
請求項９に記載の光学素子は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に奇数であることを特徴とする。
請求項１０に記載の光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記第２対物レンズ部は、光軸を含む中央領域と、当該中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも２つの領域に分割され、
前記中央領域と前記複数の領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ２の光束は、前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ３の光束は、前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ２の光束は、前記第３光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ３の光束は、前記第４光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする。
前記光学素子をこのように構成することで、金型構造や成形時の調整を良好にするという効果が得られる。
請求項１１に記載の光学素子は、請求項１０に記載の発明において、前記周辺領域には、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する光路差付与構造が形成されていることを特徴とするので、前記周辺領域を通過した前記波長λ３の光束をフレアにすることができる。
請求項１２に記載の光学素子は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、 第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項１３に記載の光学素子は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする。
請求項１４に記載の光学素子は、請求項１３に記載の発明において、前記第１対物レンズ部はガラス製であり、前記第２対物レンズ部はプラスチック製であることを特徴とする。
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載の光学素子を用いたことを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク〜第４光ディスクに対して互換可能に情報の記録／再生行うものである。光ピックアップ装置は、波長λ１〜波長λ３の光束を出射する少なくとも一つの光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ１の光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させる第１対物レンズ部と、波長λ２の光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ４の光束を第４光ディスクの情報記録面上に集光させる第２対物レンズ部とを有する光学素子を備える集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第１光ディスク〜第４光ディスクの情報記録面からの各反射光束を受光する受光素子を有する。
光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を出射する第１光源の他に、波長λ２の光束を出射する第２光源及び／又は波長λ３の光束を出射する第３光源を有することが好ましい。
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクと第２光ディスクは、記録／再生に用いられる光束の波長が同じである。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。第３光ディスクや第４光ディスクを用いる場合、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２≦ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第４光ディスクは、厚さがｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクがＤＶＤであり、第４光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスク又は第４光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に関しては、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満たすことが好ましいが、これに限られない。
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ （１）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （２）
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ （３）
１．０ｍｍ≦ｔ４≦１．３ｍｍ （４）
本明細書において、第１光源、第２光源又は第３光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
また、第１光ディスクとしてＢＤを用い、第２光ディスクとしてＨＤを用いる場合、第１光源から射出される波長λ１の光束の波長λ１は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第３光ディスクとしてＤＶＤを用い、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、第２光源から射出される波長λ２の光束の波長λ２は好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源から射出される波長λ３の光束の波長λ３は好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。但し、波長λ２と波長λ３を同一波長とし、第３光ディスクと第４光ディスクの記録及び／又は再生を共通の光源により行うようにしてもよい。
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。
集光光学系は、光学素子を有する。光学素子の第１レンズ部は、波長λ１の光束を第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、波長λ１の光束を第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。光学素子の第２対物レンズ部は、波長λ２の光束を第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、波長λ３の光束を第４光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。集光光学系は、光学素子のみを有していても良いが、光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、光学素子の対物レンズ部光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、光学素子の対物レンズ部と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。
本明細書において、対物レンズ部とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。光学素子が複数の対物レンズ部を有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は、光路差付与構造を有していてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は屈折面が非球面であることが好ましい。
また、光学素子の対物レンズ部をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズ部をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２≧ＮＡ３）とし、第４光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ４（ＮＡ３>ＮＡ４）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることが好ましい。ＮＡ２及びＮＡ３は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。また、ＮＡ４は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。
光学素子の第１対物レンズ部の光学面は、少なくとも光軸を含む第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とに分けられる。この第１領域と第２領域とは、対物光学素子の光学面上の第１領域と第２領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。また、第２領域の周囲に、更に第３領域を有していてもよい。
第１対物レンズ部の第１領域を通過した波長λ１の光束は、第１光ディスク及び第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第２領域を通過した波長λ１の光束は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスクの記録／再生には用いられないようにしても良い。この場合、第１領域は、第１光ディスクと第２光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域（後述する第１光ディスク用領域＋第２光ディスク用領域）であり、第２領域は、第１光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域（後述する第１光ディスク用領域）である、とも言える。第１領域は、ＮＡ２以下の領域である事が好ましく、第２領域は、ＮＡ２より大きく、ＮＡ１以下の領域であることが好ましい。例えば、第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＨＤである場合、第１領域は、像側開口数（ＮＡ）が０．６５以下の領域である事が好ましく、第２領域は、像側開口数が０．６５より大きく、０．８５以下の領域であることが好ましい。
第１対物レンズ部を別の観点で捉える場合、対物光学素子の光学面が同心円状の複数の領域に分割され、当該複数の領域が少なくとも一つの第１光ディスク用領域と少なくとも一つの第２光ディスク用領域とを有しているとも言える。尚、第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、第２光ディスクの情報記録面上に集光されず、第２光ディスク領域を通過した第１光束は、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、第１光ディスクの情報記録面上に集光されない。
即ち、第１光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第２光ディスク用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上では、情報の記録／再生ができないほどに収差が大きくなり、第２光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。
また、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第１光ディスク用領域であっても、第２光ディスク用領域であってもよい。例えば、図１は、光軸を含む最も中央の領域が非球面屈折面である第１光ディスク用領域ＢＡ１であり、その周囲に光路差付与構造を有する第２光ディスク用領域ＨＡがあり、更にその周囲に非球面屈折面である第１光ディスク用領域ＢＡ２がある。
また、第１対物レンズ部は、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域のみを有していることが好ましいが、少なくとも一つの共用領域を有していてもよい。共用領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光され、且つ、共用領域を通過した第１光束は第２光ディスクの情報記録面上にも情報の記録／再生ができるように集光される。この場合、共用領域は光軸を含む最も内側の領域であることが好ましい。
また、第１対物レンズ部は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
この第１の例においては、第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第１光ディスク用領域を通過した光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光ディスク用領域を通過した光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が補正面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。しかしながら、第１対物レンズ部に第１光ディスク用領域及び第２光ディスク用領域を設けず、代わりに、回折構造を設け、第１対物レンズ部を通過する第１光束を、回折作用を利用してｍ次の回折光とｎ次の回折光に振り分け、ｍ次の回折光を第１光ディスクの情報記録面に集光させ、ｎ次の回折光を第２光ディスクの情報記録面に集光させるようにしてもよい。
対物光学素子の第１対物レンズ部において、その非球面の第１領域に段差を設け、それによって複数の領域（第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域）に分割し、第２領域（第１光ディスク用領域）は屈折面のままとしてもよい。尚、第１領域中の第１光ディスク用領域と第２領域（第１光ディスク用領域）とは、同じ非球面形状とし、第２光ディスク用領域はそれと異なる形状の非球面形状とする事が好ましい。
また、対物光学素子の製造を容易にするという観点から、第１対物レンズ部の第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを併せた輪帯数が、３以上、１０以下であることが好ましい。輪帯数を３とする場合、例えば、第１対物レンズ部の断面を示す図１に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第１光ディスク用領域ＢＡ１とし、その周りを第２光ディスク用領域ＨＡ、更にその周りの最外周の領域（第２領域）を第１光ディスク用領域ＢＡ２とする例などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とを合わせた輪帯数を５以上、１０以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を６以上、１０以下とすることである。
次に、第２光ディスクの記録／再生を行う際に、第１光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第１光ディスク用領域を通過した光束が、第２光ディスクの情報記録面上でフレアになるような第１対物レンズ部であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第２光ディスクの情報記録面上で第１光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ０．０３０ｍｍ以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ０．０３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第１光ディスク（ＢＤ）における第１対物レンズ部のワーキングディスタンス（ＷＤBD）と、第２光ディスク（ＨＤ）における第１対物レンズ部のワーキングディスタンス（ＷＤHD）との差の値を（ＷＤBD−ＷＤHD）、−０．３６（ｍｍ）以上、０．１７（ｍｍ）以下とすることが好ましい。より好ましくは、−０．１０（ｍｍ）以上、０．１５（ｍｍ）以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
２・ｆ１・NA１´> ２・ｆ２・NA２´ （５）
尚、ｆ１は波長λ１の光束における第１対物レンズ部の第１光ディスク用領域の焦点距離、ｆ２は波長λ１の光束における第１対物レンズ部の第２光ディスク用領域の焦点距離、ＮＡ１´は第１対物レンズ部の第１光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、ＮＡ２´物光学素子の第２光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。
また、適切なスポット径を得るためには、第１対物レンズ部は以下の条件を満たすことが好ましい。
先ず、光軸を含む最も中心に近い領域が第２光ディスク用領域である場合は、第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、ＮＡ１よりも小さい事が好ましい。また、第１光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ１・ＮＡ１より小さくすることが好ましい。尚、ｆ１とは、波長λ１の光束における第１対物レンズ部の第１光ディスク用領域の焦点距離であり、ＮＡ１は、第１光ディスクの記録／再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、第１光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．８５よりも小さい事が好ましい。また、第１光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ１・０．８５より小さくすることが好ましい。
次に、光軸を含む最も中心に近い領域が第１光ディスク用領域である場合は、第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、ＮＡ２よりも小さい事が好ましい。また、第２光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ２・ＮＡ２より小さくすることが好ましい。尚、ｆ２とは、波長λ１の光束における第１対物レンズ部の第２光ディスク用領域の焦点距離であり、ＮＡ２は、第２光ディスクの記録／再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、第２光ディスク用領域の最大像側開口数が、０．６５よりも小さい事が好ましい。また、第２光ディスク用領域の最大有効径を、２・ｆ２・０．６５より小さくすることが好ましい。
次に、光学素子の第１対物レンズ部の軸外特性を良好にするための構成として、１）第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を変えるか、または、２）例えば、図２に示すように、第２光ディスク用領域に光路差付与構造を設ける、等の構成が考えられる。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が０．５°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が０．１ＲＭＳ以下となることをいう。
１）の第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第１光ディスクの記録／再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ1）と、第２光ディスクの記録／再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ2）との差の絶対値（｜ＷＤ1−ＷＤ2|）を０．１（ｍｍ）以上とするように設計する事が好ましい。
一方で、光学面において大きな段差を生じさせないようにするためには、２）のように第２光ディスク用領域に光路差付与構造を設けることにより、軸外特性を良好にする事が好ましい。他の設計条件に応じて、上述の１）の方法とするか、２）の方法とするかを使い分ければよい。
尚、光学素子の第１対物レンズ部における光ディスク側の光学面において、第１光ディスクの記録／再生に用いられる光束が通過する領域と、第２光ディスクの記録／再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、３輪帯の第１対物レンズ部であることが好ましい。第１対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良いし、第２対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良い。
また、対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、第１対物レンズ部の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図３に示す例は、図１に示す第１対物レンズ部に対し、中央の領域である第１光ディスク用領域において第１対物レンズ部を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。
図３に示す例に限らず、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また第１対物レンズ部がプラスチックからなる場合は、プラスチックの温度変化で生じる球面収差変化を、温度変化に伴うレーザ発振波長の変化によって補うような回折作用を生じる段差であっても良い。また第１対物レンズ部がガラスからなる場合は、温度変化の影響が小さいので、温度特性を劣化させることなく深い段差を得ることが容易である。
第１対物レンズ部の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ（符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする）は以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
０．１ｍｍ ≦ Δ ≦ １．０ｍｍ （６）
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が＋１であって、負の長さの値が−０．５であった場合は、（＋１）＋（−０．５）＝＋０．５、即ち、＋０．５が「符号込みの長さの和」である。
尚、図１に示すように、第１対物レンズ部に、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、第１対物レンズ部を金型を用いて成形する場合、金型から第１対物レンズ部を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差（例えば、光軸方向に５０μｍ以上の段差）を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面（テーパ）を設けることが好ましい。例えば、図１に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図４に示すように、段差面が光軸の方を向いている面ＳＳ１のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面ＳＳ２は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。
更に、補正面の構造に、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。好ましい例の一つは、第１対物レンズ部の第１光ディスク用領域に、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を設ける構成である。尚、上述では、光路差付与構造を、光源側の光学面に設ける例について記載しているが、上述の目的のための光路差付与構造を、光ディスク側の光学面に設けるようにしてもよい。
次に、第１対物レンズ部の段差の段差量について説明する。段差量の例としては、大きく３通りに分けられる。
第１の例は、第１対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ１の光束に対して波長λ１のａ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ａは、０以外の任意の正の整数である。この場合、段差量ｄ１は、以下の式（７）で表すことができる。
ｄ１＝ａ・λ１／（ｎ−１） （７）
但し、ｎは、波長λ１の光束における補正面を有する光学素子の屈折率である。
第２の例は、第１対物レンズ部段差の段差量が、波長λ１の光束に対して波長λ１のｂ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ｂは、０又は任意の正の整数とｘの和である。ｘは、０．４以上、０．６以下の任意の値である。この場合、段差量ｄ２は、以下の式（８）で表すことができる。
ｄ１＝ｂ・λ１／（ｎ−１） （８）
第３の例は、第１対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ１の光束に対して波長λ１のｃ倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、ｃは、０又は任意の正の整数とｙの和である。ｙは、０より大きく、０．４未満か、０．６より大きく、１未満の任意の値である。この場合、段差量ｄ３は、以下の式（９）で表すことができる。
ｄ１＝ｃ・λ１／（ｎ−１） （９）
また、本発明の光学素子の第１対物レンズ部を、第１光ディスク、第２光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第１光ディスクにおける第１対物レンズ部のワーキングディスタンス（ＷＤ1）と、第２光ディスクにおける第１対物レンズ部のワーキングディスタンス（ＷＤ2）とが異なることが好ましい。第１光ディスクがＢＤであって、第２光ディスクがＨＤである場合、即ち、ＢＤとＨＤとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を（ＷＤ1−ＷＤ2）、５０μｍ以上、２５０μｍ以下とする事が好ましい。更に好ましくは、１００μｍ以上、２５０μｍ以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開２００７−４２２５４に開示されているＢＤ／ＨＤ／ＤＶＤの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。
第２対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有する。第２対物レンズ部として適用可能な態様としては、大きく２つの種類に分類される。
一つ目の態様は以下である。第２対物レンズ部の複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した波長λ２の光束が第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した波長λ３の光束が第４光ディスクの情報記録面に集光する。また、第２対物レンズ部における複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した少なくとも一つの輪帯は、波長λ３の光束を第３光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光する。そして、第２対物レンズ部における複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、波長λ４の光束を第４光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ３の光束を第３光ディスクの情報記録面に集光する。
即ち、第１の態様は、第２対物レンズ部が、波長λ３の光束を第３光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光する第４光ディスク用領域と、波長λ４の光束を第４光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ３の光束を第３光ディスクの情報記録面に集光する第３光ディスク用領域と、波長λ３の光束を第３光ディスクの情報記録面に集光し、波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光する共用領域を有する態様とも言える。この態様においては、主に屈折作用を利用して第３光ディスクと第４光ディスクの互換を可能としている。
第１の態様においては、波長λ２は波長λ３と等しくてもよく、波長λ２は波長λ３と異なっていてもよい。
第２の態様としては、第２対物レンズ部が、光軸を含む中央領域と、中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも２つの領域に分割され、中央領域と周辺領域とは、それぞれ複数の輪帯を含み、中央領域を通過した波長λ２の光束は、第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、中央領域を通過した波長λ３の光束は、第４光ディスクの情報記録面に集光し、周辺領域を通過した波長λ２の光束は、第３光ディスクの情報記録面に集光するが、周辺領域を通過した波長λ３の光束は、第４光ディスクの情報記録面に集光しない態様が挙げられる。第２対物レンズ部の中央領域も周辺領域も光路差付与構造を有することが好ましい。
例えば、第３光ディスクとしてＤＶＤ、第４光ディスクとしてＣＤを用いる場合、中央領域はＮＡ４以下の領域であることが好ましい。また、中央領域を波長λ２の光束および波長λ３の光束が通過する際に回折光が発生することが好ましく、波長λ２の光束においても波長λ３の光束においても同じ次数の回折光が最も多く発生することが好ましい。従って、この態様においては、主に回折作用を利用して第３光ディスクと第４光ディスクの互換を可能とすることが好ましい。
本発明の光学素子は、図５に示すように、第１光ディスク及び第２光ディスク用の本発明の単玉の第１対物レンズ部ＯＬ１と、第３光ディスク及び第４光ディスク用の対物レンズＯＬ２とを一体的に形成している。尚、一体的に形成した対物光学素子とは、図５に示すように、第１の対物レンズ部ＯＬ１及び第２の対物レンズＯＬ２とが融合している場合（例えば、第１対物レンズ部及び第２対物レンズ部とを有する対物光学素子を射出成形による一体成形により得る場合）だけでなく、図６〜９に示すような、第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。
図６は、第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第２の対物レンズＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する開口ＨＬを形成しており、開口ＨＯＬ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の第１対物レンズ部ＯＬ１が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１の第１対物レンズ部ＯＬ１と第２対物レンズ部ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
図７は、第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを係合して一体的に形成している対物光学素子の別の例を示している。プラスチック製の第２対物レンズ部ＯＬ２が、その矩形板状のフランジ部ＦＬ２に段差部ＳＴを有する切欠ＣＴを形成しており、切欠ＣＴ内の段差部ＳＴに、フランジ部ＦＬ１を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第１の第１対物レンズ部ＯＬ１が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第１対物レンズ部ＯＬ１と第２対物レンズ部ＯＬ２が並列になったレンズユニットＯＥが形成される。
尚、図８に示すように、開口ＨＬ又は切欠ＣＴ内に段差ＳＴを形成することなく、第１の第１対物レンズ部ＯＬ１のフランジ部ＦＬ１は、フランジ部ＦＬ２の上面で支持されても良い。或いは、図９に示すように、ガラス製又はプラスチック製の第１対物レンズ部ＯＬ１と、プラスチック製の第２対物レンズ部ＯＬ２とを、別部材である保持部材Ｈに、それぞれ切欠ＣＴ１，ＣＴ２内の段部ＳＴ１，ＳＴ２を介して組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口又は切欠を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。
図１０は、第１対物レンズ部ＯＬ１と第２対物レンズ部ＯＬ２とを係合して一体的に形成している対物光学素子の更に別の例を示しており、図で上方が光源側、下方が光ディスク側となっている。第２対物レンズ部ＯＬ２は、保持部材Ｈと一体的に形成されており、保持部材Ｈの開口に、第２対物レンズ部ＯＬ１が挿入されて固着されるようになっている。ここでは、第１対物レンズ部ＯＬ１の光学面は、光軸を含む第１輪帯Ｒ１と、その外側に向かって順に、第２輪帯Ｒ２、第３輪帯Ｒ３，第４輪帯Ｒ４、第５輪帯Ｒ５を形成している。第１輪帯Ｒ１，第３輪帯Ｒ３、第５輪帯Ｒ５は、点線で示すように同一の非球面ＡＳ上にあり、波長λ１の光束をＢＤの情報記録面上に集光するようになっている所謂第１光ディスク用領域である。一方、第２輪帯Ｒ２，第４輪帯Ｒ４は、非球面ＡＳに対して光ディスク側に引っ込んだ形状となっていて、波長λ１の光束をＨＤの情報記録面上に集光する所謂第２光ディスク用領域である。
波長λ１の光束は、平行光として第１対物レンズ部に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として第１対物レンズ部に入射してもよい。好ましくは、波長λ１の光束の、第１対物レンズ部への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（１１）を満たすことである。
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１１）
一方で、波長λ１の光束を発散光として第１対物レンズ部に入射させる場合、波長λ１の光束の第１対物レンズ部への入射光束の倍率ｍ１が、下記の式（１２）を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ１＜０．００ （１２）
尚、第１光ディスクの記録／再生時と、第２光ディスク記録／再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式（１３）を満たすことが好ましい。
ｍ１１＜ｍ１２ （１３）
尚、ｍ１１は、第１光ディスクの記録／再生時の、波長λ１の光束の第１対物レンズ部への入射光束の倍率を示し、ｍ１２は、第２光ディスクの記録／再生時の、波長λ１の光束の第１対物レンズ部への入射光束の倍率を示す。
例えば、第１光ディスクの記録／再生時には、波長λ１の光束を第１対物レンズ部に無限平行光として入射させ、第２光ディスクの記録／再生時には、波長λ１の光束を第１対物レンズ部に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、ＢＤ及びＨＤに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるＢＤとＨＤの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率の高い光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１１は、ＢＤ（第１の光ディスクともいう）、ＨＤ（第２の光ディスクともいう）、ＤＶＤ（第３の光ディスクともいう）及びＣＤ（第４の光ディスクともいう）の全てに対して情報の記録／再生を行える、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。本実施の形態においては、第２半導体レーザＬＤ２と、第３半導体レーザＬＤ３とが、同一の筐体内に収納された、いわゆる２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐとなっている。
第１対物レンズ部ＯＬ１と第２対物レンズ部ＯＬ２とを一体的に有する光学素子ＯＥ（図１０参照）は、レンズホルダＨＬＤに支持されている。レンズホルダＨＬＤは、アクチュエータＡＣＴにより少なくとも２次元的に可動に支持されている。アクチュエータＡＣＴは、光ピックアップ装置のフレーム（不図示）に対して位置調整可能に取り付けられたアクチュエータべースＡＣＴＢを有している。また、図１０に示すように、第１対物レンズ部は第１光ディスク用領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５と第２光ディスク用領域Ｒ２，Ｒ４とを有し、Ｒ５とＲ４の境界が丁度ＮＡ０．６５に相当する位置となっている。また、第２対物レンズ部は中央領域と周辺領域が共に光路差付与構造を有しており、中央領域と周辺領域の境界が丁度ＮＡ０．４５に相当する位置となっている。
ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合について説明する。図１１において、第１の光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパＢＳを通過することで光束の形状を補正された上で、第１コリメートレンズＣＬ１に入射して平行光束となる。第１コリメートレンズＣＬ１から出射した光束は、第１回折格子Ｇ１を通過する。
第１回折格子Ｇ１を通過した光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過し、更に第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して、第１対物レンズ部ＯＬ１の第１光ディスク用領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５により集光されて、ＢＤの保護層（厚さｔ１＝０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第１対物レンズ部ＯＬ１の第２光ディスク用領域を通過した光束は、ＢＤの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物レンズ部ＯＬ１、第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、更に第１センサレンズＳＬ１を介して第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＢＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第１光検出器ＰＤ１上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザＬＤ１からの光束をＢＤの情報記録面に結像するように、第１対物レンズ部ＯＬ１をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合について説明する。第１の光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパＢＳを通過することで光束の形状を補正された上で、第１コリメートレンズＣＬ１に入射して平行光束となる。第１コリメートレンズＣＬ１から出射した光束は、第１回折格子Ｇ１を通過する。
第１回折格子Ｇ１を通過した光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を通過し、更に第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して、第１対物レンズ部ＯＬ１の第２光ディスク用領域Ｒ２，Ｒ４により集光されて、ＨＤの保護層（厚さｔ２＝０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第１対物レンズ部ＯＬ１の第１光ディスク用領域を通過した光束は、ＨＤの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物レンズ部ＯＬ１、第１のλ／４波長板ＱＷＰ１を通過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、更に第１センサレンズＳＬ１を介して第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＨＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第１光検出器ＰＤ１上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザＬＤ１からの光束をＨＤの情報記録面に結像するように、第１対物レンズ部ＯＬ１をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合について説明する。第２半導体レーザＬＤ２（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから外部へと出た後、回折補正素子ＤＥを通過し、更に第２コリメートレンズＣＬ２に入射して平行光束となる。第２コリメートレンズＣＬ２から出射した光束は、第２回折格子Ｇ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過して、更に第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して、第２対物レンズ部ＯＬ２により集光されて、ＤＶＤの保護層（厚さｔ３＝０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第２対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても１次の回折光が最も多く発生し、当該１次の回折光がＤＶＤの情報記録面に集光する。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第２対物レンズ部ＯＬ２、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過し、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、更に第２センサレンズＳＬ２及び光軸補正素子ＳＥを介して第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第２光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第２半導体レーザＬＤ２からの光束をＤＶＤの情報記録面に結像するように、第２対物レンズ部ＯＬ２をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合について説明する。第３半導体レーザＬＤ３（波長λ３＝７００ｎｍ〜８００ｎｍ）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから外部へと出た後、回折補正素子ＤＥを通過し、更に第２コリメートレンズＣＬ２に入射して平行光束となる。第２コリメートレンズＣＬ２から出射した光束は、第２回折格子Ｇ２を通過し、更に第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過する。
第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過した光束は、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過して、第２対物レンズ部ＯＬ２により集光されて、ＣＤの保護層（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第２対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては１次の回折光が最も多く発生し、当該１次の回折光がＣＤの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては１次の回折光が最も多く発生するが、当該１次の回折光は、ＣＤの情報記録面では集光せず、フレアとなる。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第２対物レンズ部ＯＬ２、第２のλ／４波長板ＱＷＰ２を通過し、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、更に第２センサレンズＳＬ２及び光軸補正素子ＳＥを介して第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＣＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第２光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第３半導体レーザＬＤ３からの光束をＣＤの情報記録面に結像するように、第２対物レンズ部ＯＬ２をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
図１２は、ＢＤ（第１の光ディスクともいう）、ＨＤ（第２の光ディスクともいう）、ＤＶＤ（第３の光ディスクともいう）及びＣＤ（第４の光ディスクともいう）の全てに対して情報の記録／再生を行える、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
図１２に示すように、第１対物レンズ部ＯＬ１と第２対物レンズ部ＯＬ２とを一体的に有する対物光学素子ＯＥ（図１０参照）を支持するレンズホルダＨＬＤは、アクチュエータＡＣＴにより少なくとも２次元的に可動に支持されている。アクチュエータＡＣＴは、光ピックアップ装置のフレーム（不図示）に対して、アクチュエータべースＡＣＴＢを介して取り付けられている。
ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合について説明する。図１２において、第１の光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパＢＳを通過することで光束の形状を補正された上で、第１コリメートレンズＣＬ１に入射して平行光束となる。第１コリメートレンズＣＬ１から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Ｇを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳ、エキスパンダーレンズＥＸＰ及び第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射される。
第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射された光束は、第１対物レンズ部ＯＬ１の第１光ディスク用領域により集光されて、ＢＤの保護層（厚さｔ１＝０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第１対物レンズ部ＯＬ１の第２光ディスク用領域を通過した光束は、ＢＤの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物レンズ部ＯＬ１を通過し、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ１、第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、エキスパンダーレンズＥＸＰを通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、更にセンサレンズＳＬを通過し、光軸補正素子ＳＥを通過して光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＢＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザＬＤ１からの光束をＢＤの情報記録面に結像するように、第１対物レンズ部ＯＬ１をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
ＨＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合について説明する。第１の光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパＢＳを通過することで光束の形状を補正された上で、第１コリメートレンズＣＬ１に入射して平行光束となる。第１コリメートレンズＣＬ１から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Ｇを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳ、エキスパンダーレンズＥＸＰ及び第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射される。
第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射された光束は、第１対物レンズ部ＯＬ１の第２光ディスク用領域により集光されて、ＨＤの保護層（厚さｔ２＝０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第１対物レンズ部ＯＬ１の第１光ディスク用領域を通過した光束は、ＨＤの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物レンズ部ＯＬ１を通過し、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２で反射され、λ／４波長板ＱＷＰ１、第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、エキスパンダーレンズＥＸＰを通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、更にセンサレンズＳＬを通過し、光軸補正素子ＳＥを通過して光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＨＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第１半導体レーザＬＤ１からの光束をＨＤの情報記録面に結像するように、第１対物レンズ部ＯＬ１をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合について説明する。第２半導体レーザＬＤ２（波長λ２＝６００ｎｍ〜７００ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパＢＳを通過することで光束の形状を補正された上で、第１コリメートレンズＣＬ１に入射して平行光束となる。第１コリメートレンズＣＬ１から出射した光束は回折格子Ｇを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳ及びエキスパンダーレンズＥＸＰ及び第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、立ち上げミラーＭで反射される。
立ち上げミラーＭで反射された光束は、第２対物レンズ部ＯＬ２により集光されて、ＤＶＤの保護層（厚さｔ３＝０．６ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第２対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても１次の回折光が最も多く発生し、当該１次の回折光がＤＶＤの情報記録面に集光する。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第２対物レンズ部ＯＬ２を通過し、立ち上げミラーＭで反射され、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２、λ／４波長板ＱＷＰ、第１のダイクロイックプリズムＤＰ１、エキスパンダーレンズＥＸＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、更にセンサレンズＳＬを通過し、光軸補正素子ＳＥを通過して光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第２半導体レーザＬＤ２からの光束をＤＶＤの情報記録面に結像するように、第２対物レンズ部ＯＬ２をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
第３半導体レーザＬＤ３はホログラムレーザであり、光源であるレーザチップＬＣと光検出器ＰＤ３がパッケージ化されている。ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合について説明する。
第３半導体レーザＬＤ３（波長λ３＝７００ｎｍ〜８００ｎｍ）のレーザチップＬＣから出射された光束は、第２コリメートレンズＣＬ２を通過して発散角を変更された後、第１のダイクロイックプリズムＤＰ１で反射された後、λ／４波長板ＱＷＰ及び第２のダイクロイックプリズムＤＰ２を通過し、立ち上げミラーＭで反射され、第２対物レンズ部ＯＬ２により集光されて、ＣＤの保護層（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第２対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては１次の回折光が最も多く発生し、当該１次の回折光がＣＤの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては１次の回折光が最も多く発生するが、当該１次の回折光は、ＣＤの情報記録面では集光せず、フレアとなる。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第２対物レンズ部ＯＬ２を通過し、立ち上げミラーＭで反射され、第２のダイクロイックプリズムＤＰ２、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、第１のダイクロイックプリズムＤＰ１で反射され、更に第２コリメートレンズＣＬ２により集光されて第３半導体レーザＬＤ３内の光検出器ＰＤ３の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、ＣＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第３光検出器ＰＤ３上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第３半導体レーザＬＤ３からの光束をＣＤの情報記録面上に結像するように、第２対物レンズ部ＯＬ２をレンズホルダＨＬＤごと移動させるように、アクチュエータＡＣＴを駆動する。
（実施例）
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例１〜５は、単玉レンズ形状の第１対物レンズ部のレンズデータである。これと組み合わせるべき第２対物レンズ部のレンズデータは、ＤＶＤとＣＤを互換可能なレンズであればどのような態様でも採用することができるため、レンズデータは割愛する。ここで、実施例１〜４はＢＤのワーキングディスタンスとＨＤのワーキングディスタンスをと等しくした例であり、実施例５はＢＤのワーキングディスタンスとＨＤのワーキングディスタンスとを異ならせた例である。実施例１〜５の中で、実施例１、５は３輪帯の実施例であり、実施例２は４輪帯の実施例であり、実施例３は５輪帯の実施例、実施例４は６輪帯の実施例である。
尚、以降の表中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
（実施例１）
実施例１は、光軸を含む最も中心の領域が第１光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている３輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、２つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、中心の第１光ディスク用領域とその外側の第２光ディスク用領域との間の段差の量をできるだけ減らし、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１３に示す。図１３（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１３（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。
表１に実施例１のレンズデータを示す。
（実施例２）
実施例２は、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、そして、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている４輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、２つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、２つの第２光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１４に示す。図１４（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１４（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。実施例１をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表２に実施例２のレンズデータを示す。
（実施例３）
実施例３は、光軸を含む最も中心の領域が第１光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、そして、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている５輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、２つの第２光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１５に示す。図１５（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１５（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。実施例１をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表３に実施例３のレンズデータを示す。
（実施例４）
実施例４は、光軸を含む最も中心の領域が第２光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、第１光ディスク用領域、第２光ディスク用領域、そして、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている６輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、３つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、３つの第２光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第１光ディスク用領域と第２光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１６に示す。図１６（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１６（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。実施例１をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表４に実施例４のレンズデータを示す。
（実施例５）
実施例５は、光軸を含む最も中心の領域が第１光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第２光ディスク用領域、第２領域である第１光ディスク用領域が設けられている３輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、２つの第１光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、ＢＤにおけるワーキングディスタンスとＨＤにおけるワーキングディスタンスとを異ならせている。レンズ形状並びに、ＢＤとＨＤそれぞれに対する集光状態を図１７に示す。図１７（ａ）がＢＤに対する集光状態であり、図１７（ｂ）がＨＤに対する集光状態である。
表５に実施例５のレンズデータを示す。
尚、ＢＤ使用時におけるワーキングディスタンスとＨＤ使用時におけるワーキングディスタンスとが等しい実施例１において、ＨＤ使用時における光束の入射角０．５度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が０．１６２２λｒｍｓとなっている。一方、ＢＤ使用時におけるワーキングディスタンスとＨＤ使用時におけるワーキングディスタンスとが異なる実施例５において、ＨＤ使用時における光束の入射角０．５度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が０．０９０８λｒｍｓとなっている。従って、ＢＤ使用時におけるワーキングディスタンスとＨＤ使用時におけるワーキングディスタンスが異なる方が、斜入射光束の波面収差の値が小さくなり、軸外特性が良好になることがわかる。
また、図１８に、実施例１〜４における輪帯数とサイドローブの値との関係を表すグラフを示す。又、以下の表６に、輪帯数とサイドローブの値を載せる。図１８及び表６からわかるように、輪帯数が多くなるほどサイドローブの値が少なくなっており、特に輪帯数が５か６の場合が好ましい。これ以上輪帯数を増やしても、サイドローブの値には影響が少ない一方で、輪帯数が増える分、製造が困難になるため、製造の容易さとサイドローブの良好さのバランスの観点からは、輪帯数が５又は６が好ましい事が分かる。
また、実施例１〜５における焦点距離、スポット径、ストレール比、サイドローブなどのスペックデータをまとめたものを、表７に記載する。
本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の概略斜視図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の概略斜視図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の断面図の一部である。 本発明に係る対物光学素子の一例の概略斜視図である。 本発明に係る対物光学素子の一例の概略斜視図である。 第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。 第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。 第１の実施例に係る対物光学素子の一例の断面図である。 第２の実施例に係る対物光学素子の一例の断面図である。 第３の実施例に係る対物光学素子の一例の断面図である。 第４の実施例に係る対物光学素子の一例の断面図である。 第５の実施例に係る対物光学素子の一例の断面図である。 サイドローブの値と、領域分割数の関係を示すグラフである。
符号の説明
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
ＢＡ１，ＢＡ２ ＢＤ専用領域
ＨＡ ＨＤ専用領域
ＯＡ 光軸
ＣＬ コリメートレンズ
ＣＬ１ 第１コリメートレンズ
ＣＬ２ 第２コリメートレンズ
ＣＳ 補正面
ＣＴ 切欠
ＣＴ１，ＣＴ２ 切欠
ＤＥ 回折補正素子
ＤＰ１ 第１ダイクロイックプリズム
ＤＰ２ 第２ダイクロイックプリズム
ＥＸＰ エキスパンダーレンズ
ＦＬ１ フランジ部
ＦＬ２ フランジ部
Ｇ 回折格子
Ｇ１ 第１回折格子
Ｇ２ 第２回折格子
Ｈ 保持部材
ＨＡ 第１光ディスク用領域
ＨＤ 第２光ディスク用領域
ＨＥ 枠体
ＨＬ 開口
ＨＬＤ レンズホルダ
ＨＯＬ 開口
ＬＣ レーザチップ
ＬＤ 半導体レーザ
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＬＤ１ 第１の半導体レーザ
ＬＤ２ 第２の半導体レーザ
ＬＤ３ 第３の半導体レーザ
Ｍ 立ち上げミラー
ＯＥ 対物光学素子
ＯＬ１ 第１対物レンズ部
ＯＬ２ 第２対物レンズ部
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ１ 第１偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２ 第２偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器又は受光素子
ＰＤ１ 第１光検出器
ＰＤ２ 第２光検出器
ＰＤ３ 第３光検出器
ＱＷＰ λ／４波長板
ＱＷＰ１ 第１のλ／４波長板
ＱＷＰ２ 第２のλ／４波長板
Ｒ１ 輪帯
Ｒ２ 輪帯
Ｒ３ 輪帯
Ｒ４ 輪帯
Ｒ５ 輪帯
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＳＥ 光軸補正素子
ＳＬ センサレンズ
ＳＬ１ センサレンズ
ＳＬ２ センサレンズ
ＳＴ 段差
ＳＴ１，ＳＴ２ 段部

Claims (15)

  1. 単一又は複数の光源と、第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを有し、前記第１対物レンズ部は、波長λ１の光束を厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ１の光束を厚さｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２対物レンズ部は、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を厚さｔ３（ｔ３≧ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ３（λ２≦λ３）の光束を厚さｔ４（ｔ３＜ｔ４）の保護層を有する第４光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用の光学素子において、
    前記光学素子は前記第１対物レンズ部と前記第２対物レンズ部とを組み合わせてなり、
    前記第１対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ１の光束が前記第２光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも１つの第１光ディスク用領域と、通過した前記波長λ１の光束が前記第２光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ１の光束が前記第１光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも１つの第２光ディスク用領域とを含み、
    前記第２対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする光学素子。
  2. 前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ２の光束が前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ３の光束が前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
    前記第２対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ３の光束を前記第３光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
    前記第２対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ４の光束を前記第４光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ３の光束を前記第３光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  3. 前記波長λ２は、前記波長λ３と等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
  4. 前記波長λ２は、前記波長λ３と異なり、
    前記光源は、前記波長λ２の光束を出射する第１の発光部と、前記波長λ３の光束を出射する第２の発光部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
  5. 前記第１の発光部と前記第２の発光部とは、同一のパッケージに収容されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
  6. 前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であり、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
  7. 前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であり、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
  8. 前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に偶数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
  9. 前記第１対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第２対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に奇数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
  10. 前記第２対物レンズ部は、光軸を含む中央領域と、当該中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも２つの領域に分割され、
    前記中央領域と前記周辺領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
    前記中央領域を通過した前記波長λ２の光束は、前記第３光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ３の光束は、前記第４光ディスクの情報記録面に集光し、
    前記周辺領域を通過した前記波長λ２の光束は、前記第３光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ３の光束は、前記第４光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  11. 前記第２対物レンズ部の前記周辺領域には、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
  12. 第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光学素子。
  13. 第１対物レンズ部と第２対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光学素子。
  14. 前記第１対物レンズ部はガラス製であり、前記第２対物レンズ部はプラスチック製であることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
  15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
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